基于遠(yuǎn)程診斷技術(shù)開展的設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化實(shí)踐

史恒惠

(國(guó)電投河南電力有限公司，河南 鄭州 450001)

0 引言

“兩化(信息化與工業(yè)化)深度融合”是我國(guó)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、走新型工業(yè)化道路的必然要求，是促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、構(gòu)建現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系的重要舉措。在信息化與工業(yè)化融合領(lǐng)域，各大發(fā)電集團(tuán)也都在研究火力發(fā)電廠整個(gè)熱力系統(tǒng)及輔助設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷。故障預(yù)警固然是狀態(tài)檢修的有效輔助手段，而利用遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)在故障預(yù)警基礎(chǔ)上開展運(yùn)行優(yōu)化，更是提升遠(yuǎn)程診斷工作效果的有效手段。

1 遠(yuǎn)程診斷中心簡(jiǎn)介

遠(yuǎn)程診斷中心開展的業(yè)務(wù)主要有基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的設(shè)備劣化預(yù)警、振動(dòng)精密診斷、節(jié)能診斷等。其中，設(shè)備劣化預(yù)警所依賴的診斷技術(shù)是一個(gè)基于模型的解決方案，它利用相關(guān)性原則建立模型，并通過對(duì)歸檔歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，為建立的模型確定一個(gè)設(shè)備或工藝過程在不同工況時(shí)應(yīng)該出現(xiàn)的“期望”或“正?！睜顟B(tài)，并將其與設(shè)備或工藝過程的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較，以判斷現(xiàn)有狀態(tài)是否屬于正常范圍，實(shí)現(xiàn)設(shè)備或工藝過程故障的早期預(yù)警和故障診斷分析。在得到良好訓(xùn)練的模型中，正常情況下實(shí)際測(cè)量數(shù)值幾乎與期望數(shù)值一致。測(cè)量數(shù)值與期望數(shù)值不相匹配，即實(shí)際測(cè)量值和期望值之間出現(xiàn)的偏差稱為殘差。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)殘差，當(dāng)殘差超過設(shè)定的閾值范圍時(shí)，系統(tǒng)立刻為該偏離發(fā)布報(bào)警(見圖1)。

圖1 遠(yuǎn)程診斷技術(shù)報(bào)警原理

基于遠(yuǎn)程診斷技術(shù)原理，遠(yuǎn)程診斷中心通過對(duì)發(fā)電廠汽輪機(jī)、給水泵、風(fēng)機(jī)等各類轉(zhuǎn)機(jī)，以及真空系統(tǒng)、主蒸汽系統(tǒng)等運(yùn)行工藝過程建立診斷模型。在設(shè)備性能偏離原正常工況時(shí)，只要閾值設(shè)置合適，系統(tǒng)即出現(xiàn)正向或負(fù)向2種早期預(yù)警，專家根據(jù)系統(tǒng)報(bào)警結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，不僅能對(duì)監(jiān)視對(duì)象通常的振動(dòng)、磨損、泄漏等故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備性能劣化進(jìn)行診斷，為發(fā)電公司狀態(tài)檢修提供技術(shù)支持；還可以提供設(shè)備優(yōu)化指導(dǎo)建議。

2 應(yīng)用實(shí)踐

某廠1 000 MW火力發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程診斷中心系統(tǒng)建立初期重在設(shè)備的劣化預(yù)警，故在模型的報(bào)警閾值設(shè)置上，更多考慮的是設(shè)備安全性，突出設(shè)備劣化預(yù)警，導(dǎo)致設(shè)備雖偏離正常工況，但如果各項(xiàng)指標(biāo)是向更健康的狀態(tài)發(fā)展、偏差量小時(shí)系統(tǒng)不會(huì)報(bào)警。

某一次風(fēng)機(jī)診斷模型引入了風(fēng)機(jī)電流、動(dòng)葉開度、風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)、軸承溫度及潤(rùn)滑油站油溫等測(cè)點(diǎn)。在模型投入監(jiān)控運(yùn)行中，潤(rùn)滑油站油溫高報(bào)警。如果僅對(duì)報(bào)警進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，會(huì)得出風(fēng)機(jī)油站電加熱及冷卻油泵工作異常的結(jié)論。但調(diào)閱模型中所有測(cè)點(diǎn)趨勢(shì)圖發(fā)現(xiàn)，風(fēng)機(jī)振動(dòng)波動(dòng)與動(dòng)葉開度無(wú)明顯相關(guān)性。而在潤(rùn)滑油溫升高報(bào)警時(shí)，風(fēng)機(jī)的振動(dòng)同樣偏離原正常軌跡，只是其偏離是負(fù)向的，即振動(dòng)減少；由于報(bào)警的閾值下限大，故該測(cè)點(diǎn)沒有報(bào)警。進(jìn)一步關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)， A一次風(fēng)機(jī)機(jī)械軸承振動(dòng)隨潤(rùn)滑油溫的升高而降低。圖2為A一次風(fēng)機(jī)振動(dòng)相關(guān)曲線。圖2(a)、(b)粗線為測(cè)點(diǎn)實(shí)際數(shù)值曲線，細(xì)線為模型訓(xùn)練后得到的測(cè)點(diǎn)在各工況下正常應(yīng)維持的曲線。圖3為診斷模型中一次風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油溫度曲線。

對(duì)數(shù)據(jù)相關(guān)性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，自2014-12-01，A一次風(fēng)機(jī)X向、Y向振動(dòng)隨油溫規(guī)律變化，油溫在 50 ℃附近，振動(dòng)在 0.3—1.2 mm/s，振動(dòng)值幅度小且較穩(wěn)定；油溫較低時(shí)振動(dòng)幅值高，約在1.3—1.9 mm/s；在油溫升高過程中，振動(dòng)波動(dòng)幅度較大。

該廠規(guī)程規(guī)定：風(fēng)機(jī)軸承正常運(yùn)行溫度應(yīng)低于70 ℃。當(dāng)潤(rùn)滑油站油箱油溫低于10 ℃時(shí)，電加熱自動(dòng)投入；當(dāng)油箱油溫大于30 ℃時(shí)，電加熱器自動(dòng)退出；當(dāng)油箱油溫大于55 ℃時(shí)，報(bào)警并自動(dòng)投入冷卻油泵。由于該廠電加熱聯(lián)鎖故障，一直在投運(yùn)狀態(tài)，導(dǎo)致潤(rùn)滑油溫升高，冷卻油泵按聯(lián)鎖定值間斷啟停，油箱油溫在較高水平上下浮動(dòng)，相應(yīng)風(fēng)機(jī)軸承溫度也升高約2—8 ℃，最高溫度達(dá)67 ℃。

圖2 診斷模型中一次風(fēng)機(jī)振動(dòng)曲線

圖3 診斷模型中一次風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油溫度曲線

綜合分析，風(fēng)機(jī)振動(dòng)下降的原因是風(fēng)機(jī)檢修時(shí)軸系中心找正雖然在合格范圍內(nèi)，但存在偏差；而潤(rùn)滑油溫的升高導(dǎo)致風(fēng)機(jī)軸系中心偏移量減小，故風(fēng)機(jī)振動(dòng)降低。據(jù)此編制診斷報(bào)告，并建議發(fā)電公司在風(fēng)機(jī)檢修前，先檢查油箱電加熱聯(lián)鎖，在保證設(shè)備正常運(yùn)行的前提下，根據(jù)油箱油溫對(duì)風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)的影響，優(yōu)化油箱電加熱及冷卻油泵聯(lián)鎖定值，以使設(shè)備在更好的狀態(tài)下運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命；查找風(fēng)機(jī)檢修記錄，調(diào)整該風(fēng)機(jī)檢修作業(yè)指導(dǎo)書的軸系中心找正標(biāo)準(zhǔn)，不僅要復(fù)查軸系中心，還要根據(jù)振動(dòng)情況調(diào)整中心偏差的正負(fù)合格區(qū)間。

3 結(jié)束語(yǔ)

從上述案例可以看出，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的火電機(jī)組遠(yuǎn)程診斷服務(wù)，充分利用系統(tǒng)工作原理，全面考慮設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化等各方面因素后確定報(bào)警閾值范圍，不僅可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障及異常的早期預(yù)警，將事故隱患消除在萌芽狀態(tài)，避免設(shè)備進(jìn)一步損壞;還可以指導(dǎo)運(yùn)行優(yōu)化，促進(jìn)設(shè)備長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。